外围萘修饰PAMAM树枝形聚合物的合成及其质子化过程研究

合成了外围修饰有萘基团的0～3代聚酰胺-胺树枝形聚合物GnN (n＝0～3), 化合物通过了IR, 1H NMR, 13C NMR和MALDI TOF的表征. 稳态光物理研究表明, 甲醇溶液中GnN外围萘基团与骨架胺之间发生电子转移过程, 形成最大发射峰在450 nm的激基复合物, 萘的荧光被明显猝灭; 当GnN骨架被质子化, 分子内光致电子转移过程和萘与骨架胺基间激基复合物的形成被抑制, 萘单体荧光发射大大增强; 由于质子化后树枝形聚合物骨架趋于伸展构象, 外围萘基团间相互作用增强, 部分形成最大发射峰在400 nm的激基缔合物.     

阳离子荧光敏感器的器件化问题研究

通过对石英玻片表面修饰, 制作了联有多氨基链萘基的超薄膜荧光敏感器件, 研究了它在镍、铜等金属离子水溶液及有机溶剂中的荧光猝灭现象. 发现其荧光光谱无论在水或其他有机溶剂中都存在着单体和激基缔合物(ex-cimer)的发射峰, 当处于镍离子水溶液中时, 其单体峰随离子浓度的增大出现了先增强后减弱的现象, 而激基缔合物的发光峰则仅略有减弱但变化不大. 在铜离子水溶液中其荧光的变化情况和镍离子有所不同, 对单体荧光只能观察到强度减弱的趋势, 而激基缔合物则变化不大. 比较了未联结的敏感器化合物分子在有机溶剂中荧光被铜离子猝灭的行为, 发现与其在器件表面时有很大的差别, 表明其分子结构和构象也有很大的不同.     

新型三嗪桥连的双1,8-萘酰亚胺衍生物的合成及其光物理行为

以1,8-萘酰亚胺和三聚氯氰为主要原料, 合成了两种由三嗪环桥连的双1,8-萘酰亚胺化合物3 和5. 采用紫外-可见光谱和荧光光谱等手段考察了两种化合物在不同溶剂中的光物理行为. 与参比化合物N-丁基-1,8-萘酰亚胺相比, 在二氯甲烷、三氯甲烷和甲醇等极性溶剂中, 化合物3和5除了在短波区(λ<400 nm)存在1,8-萘酰亚胺的特征荧光发射峰外, 在长波区(>450 nm)均产生一个较强的新荧光发射峰, 表现出分子内激基缔合物的光物理行为. 与化合物5相比, 由于化合物3特殊的构象异构, 其荧光强度发生严重的猝灭. 在非极性溶剂甲基环己烷中, 化合物5 由于存在较强的分子间氢键作用而聚集, 受激后形成了较稳定的分子间激基缔合物, 但未观察到明显的分子内激基缔合物的形成. 在甲苯溶剂中, 化合物3和5与甲苯分子形成了激基复合物, 并未形成分子内激基缔合物. 进一步研究3和5的固态激发态性质, 发现化合物3和5的固体薄膜受激后分别在465和469 nm处出现激基缔合物的特征荧光发射峰.     

基于芘修饰树枝形聚合物的水相温敏荧光传感体系

设计合成了外围芘修饰的质子化二代聚酰胺-胺树枝形聚合物G2 PAMAM-PyH.¹H NMR和紫外可见吸收光谱表征确定芘基团的上载率为100%.吸收光谱、动态光散射（DLS）和透射电子显微镜（TEM）研究结果表明,G2 PAMAM-PyH在水中形成平均粒径为184 nm双分子膜囊泡结构.水相中G2 PAMAM-PyH囊泡体系呈现芘单体和激基缔合物的双荧光发射,1~70℃范围内,随温度升高芘单体荧光逐渐增强,而芘激基缔合物发光单调减弱,荧光颜色由绿变蓝,芘激基缔合物与芘单体发光比（I_{495 nm}/I_{398 nm}）随温度变化具有良好的可重复性,符合公式I_{495 nm}/I_{398 nm}=28.23-0.68t+3.21×10^-3t²+1.83×10^-5t³,可用于水相体系内部温度梯度的表征,在1~70℃范围温度测量灵敏度高于0.9℃.本工作为温度荧光探针传感体系的构筑提供了一种新方法.     

纳米硅胶颗粒的制备及其对金属离子的识别

利用sol-gel方法制得了纳米级的硅胶悬浮液.通过表面化学修饰引入了具有发射荧光能力的萘基基团.在稳态荧光研究中清晰地观察到在微小粒子表面上萘基基团会因溶剂不同而发生重新排组,并呈现出激基缔合物发光.研究了不同过渡金属离子对粒子表面荧光的猝灭效应,发现只有Cu2＋对纳米微球荧光有强烈的猝灭特征,这种优良的选择能力使其有望发展成为一种分析检测Cu2＋的荧光化学敏感器.     

含芘荧光化学敏感器化合物同小牛胸腺DNA分子间的相互作用

研究了含芘荧光化学敏感器分子被ctDNA猝灭的荧光光谱.ctDNA分子对该化学敏感器中芘的激发单体,激基缔合物都有猝灭作用.对激发单体的猝灭速度顺序为;化合物(2)>化合物(1)>芘丁酸>化合物(3);对激基缔合物的猝灭速度顺序为;化合物(2)化合物(3).由得到的荧光猝灭数据,可按公式(2)求得荧光化学敏感器分子与ctDNA分子相互作用的稳定常数.发现化合物(2)与ctDNA分子间有着最强的相互作用能力.按ctDNA和含芘荧光化学敏感器的分子结构、构型以及分子内原子-原子的间距等提出了ctDNA分子与该荧光化学敏感器的作用模型,并对上述结果进行了初步解释.     

金属离子对咔唑修饰的芳醚树枝形聚合物的荧光猝灭作用

合成了一系列外围带有咔唑, 核心带有或不带有氮杂冠醚结构的1-3代芳醚树枝形聚合物(CZ-Gn-CR, CZ-Gn-OH, n=1-3). 利用光物理方法研究了金属离子Li+、Na+、K+、Ca2+、Cu2+、Zn2+、Eu3+和Tb3+与树枝形聚合物之间的相互作用. 研究表明, Eu3+、Tb3+和Cu2+通过静态过程猝灭树枝形聚合物的荧光, 测定了Eu3+、Tb3+和Cu2+对CZ-Gn-CR、CZ-Gn-OH荧光的猝灭速率常数; 核心的冠醚结构可以增强树枝形聚合物与金属离子的相互作用. Li+、Na+、K+、Ca2+和Zn2+对CZ-Gn-CR和CZ-Gn-OH的紫外吸收光谱和荧光光谱均没有明显影响.     

葫芦[7]脲与紫精和香豆素修饰树枝形分子的分步结合及对体系发光性质的调控

合成了外围修饰香豆素PAMAM树枝形分子Gm-2(m+1)C, 外围和核心分别共价连接香豆素和紫精的树枝形分子EV-Gm-2(m+1)C (m=0, 1), 以及香豆素和紫精的模型化合物C-Model和EV, 化合物均通过了¹H NMR, IR和MALDI-TOF MS的鉴定. ¹H NMR和光物理研究结果表明, 在pH=4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液中, CB[7]与紫精和树枝形分子外围的香豆素基团均可形成1:1的包结复合物, 结合常数分别为3.3×10⁶ mol^-1·L和1.4～1.6×10⁵ mol^-1·L. 香豆素基团中7位二乙氨基及取代侧部分香豆素环包裹在CB[7]刚性的疏水空腔内, 包结复合物的形成限制了香豆素7位N,N'-二乙氨基的扭转, 抑制了香豆素基团从发光的分子内电荷转移(ICT)态向不发光的扭曲的分子内电荷转移(TICT)态的转变, 而且CB[7]内腔的疏水环境有利于香豆素ICT态辐射跃迁, 使体系发光大大增强. EV-Gm-2(m+1)C与CB[7]的主客体作用为分步结合机制, 加入的CB[7]先与紫精基团作用形成包结复合物, 待体系中紫精基团与CB[7]结合后, 体系中香豆素基团再与CB[7]作用形成包结复合物. 无论是Gm-2(m+1)C还是EV-Gm-2(m+1)C体系, 均可以通过加入CB[7]的量调节体系中香豆素基团与CB[7]形成包结复合物的多少, 从而实现对Gm-2(m+1)C和EV-Gm-2(m+1)C体系发光的调控. 本工作为可调控发光树枝形聚合物的发展提供了一种新的策略.     

盐酸巴马汀与葫芦[7]脲的相互作用及荧光增敏机理探讨

采用荧光光谱法和核磁共振技术(1H NMR)研究了葫芦[7]脲(CB[7])与盐酸巴马汀(PAL)之间的超分子作用,无荧光的CB[7]可以与弱荧光的PAL相互作用形成1∶1的主客体包结配合物,同时产生强大的荧光发射,其包结稳定常数K=1.18×105 L.mol-1。热力学常数△G、△H和△S计算结果说明反应是焓变驱动。分子模型通过高斯密度泛函理论计算。在能量最小化结构中,PAL分子中含甲氧基的异喹啉部分进入CB[7]的疏水空腔,形成内包结物。苯环和异喹啉环的二面角从23.37°变为-8.09°。从而确定了PAL在CB[7]存在下产生强大的荧光发射的主要因素。此外,1H NMR研究和分子模型计算推导出了主客体之间相互作用的机理,确定了包结配合物的形成过程。     

树枝形聚合物修饰的双8-羟基喹啉光物理研究

研究了树枝形聚合物修饰的双8-羟基喹啉衍生物(Gn-QMQ, n=1~3)在二氯甲烷和乙腈中的荧光猝灭过程和荧光衰减过程. 随着代数n的增加, 猝灭速率常数减小, 核心双8-羟基喹啉基团荧光寿命增长, 非辐射失活速率常数减小. 研究结果表明, 随着代数的增加, 树枝形骨架对核心基团的位点分离作用增大, 在乙腈中树枝形骨架趋于紧密构象, 具有更强的位点分离作用.     

一种新的敏化/猝灭室温磷光: CTAB胶束中α-溴代萘敏化联乙酰的室温磷光猝灭

本文首次报道了将敏化和猝灭同时偶合在同一体系中的敏化/猝灭室温磷光新方法。体系中, CTAB胶束一方面增强α-溴代萘的室温磷光发射、α-溴代萘和联乙酰的三重态-三重态能量转移效率, 另一方面起到猝灭α-溴代萘敏化联乙酰发射的室温磷光的作用。CTAB对联乙酰的猝灭反应由三重态-三重态能量转移速率限制,求得α-溴代萘敏化联乙酰的三重态-三重态能量转移速率常数为1.76×10^9(mol.dm^-^3)^-^1s^-^1, CTAB对联乙酰的猝灭常数为7.82×10^7(mol.dm^-^3)^-^1s^-^1。详细研究了实验条件, 实现了猝灭法测定联乙酰,检测限达2.8×10^-^8mol.dm^-^3。     

钡离子驱动荧光准轮烷

含有水溶性季铵盐基团的4-正己氨基-1,8-萘酰亚胺化合物在水中与葫芦脲[6]通过疏水及氢键作用形成准轮烷结构,而且体系荧光波长红移了17nm,荧光强度降低32%.研究表明,往准轮烷溶液中加入与葫芦脲[6]具有强结合力的Ba2+离子会使准轮烷结构离解,体系荧光恢复;而再往溶液中加入SO42-,Ba2+以BaSO4沉淀的形式被除去,这时准轮烷又重新生成.核磁氢谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命对体系的结合/离解过程的研究表明这种结合/离解过程是可逆的.本体系可以模拟插头/插座的连接和断开动作.     

激发态分子内质子转移(ESIPT)发色团修饰的树枝形聚合物合成及光物理研究

设计合成了0～4代外围修饰激发态分子内质子转移(ESIPT)发色团的聚酰胺-胺树枝形聚合物G0～G4,化合物结构经过IR,1H NMR,13C NMR和MS表征.稳态光谱研究表明,树枝形聚合物在四氢呋喃溶液中形成了聚集体,发色团酮式发光随着化合物代数增大呈先增加后减小的变化.质子化树枝形聚合物G1-H～G4-H能溶于水,并在水中形成20 nm左右的聚集体,发色团在聚集体疏水区中构象受限,仅发射酮式发光,并且发光强度受树枝形聚合物分子大小的影响.     

芘标记有机硅聚合物的合成和荧光氧猝灭特性

合成了丙烯酸芘甲酯、二甲基乙烯基芘甲氧基硅烷、10-十一碳烯酸芘甲酯三种含芘单体,用硅氢加成方法制备了一系列含芘封端侧链的聚二甲基硅氧烷光-氧敏感高分子,并分别用四乙氧基硅烷和甲基含氢硅油A交联.对基于上述高分子的压力敏感涂料(PSP)的荧光氧猝灭和光物理行为进行了研究.结果表明,芘封端的侧基结构和交联剂对此类PSP的性能,包括激基缔合物荧光强度和氧猝灭灵敏度、Stern-Volmer关系的线性和贮存稳定性等都有明显的影响.含长碳链芘甲酯侧链的聚合物显示较高激基缔合物荧光强度和氧灵敏度;以甲基含氢硅油A作为交联剂,既能提高PSP的储存稳定性,又能提高氧猝灭灵敏度.     

双枝芳醚树枝形聚合物构象研究

合成了外围只以一个芘基团修饰、核心为苯胺的双枝芳醚树枝形聚合物Py-[Gn]2-NPh (n＝1～2), 利用分子内电子转移和激基复合物的形成对其折叠构象和折叠程度进行了研究. 二氯甲烷溶液中选择性激发芘基团, 树枝形聚合物Py-[Gn]2-NPh分子内发生从苯胺到芘基团之间的电子转移, 观察到了分子内外围芘基团和核心苯胺基团之间形成激基复合物的发光, 为芳醚树枝形聚合物折叠构象的存在给出了直接实验观察. 二氯甲烷溶液中1～2代Py-[Gn]2-NPh分子内电子转移效率分别为0.87和0.81, 速率常数分别为2.3×108和1.5×108 s－1. 利用电子转移速率常数估算得到1～2代Py-[Gn]2-NPh分子内给、受体之间的距离分别为0.79和0.81 nm, 说明双枝芳醚树枝形聚合物与单枝结构类似, 其外围基团也可以折叠到达分子内部接近核心的位置.     

荧光猝灭研究芳醚树枝形聚合物构象

本工作分别合成了外围修饰一个芘基团和核心修饰一个芘基团两个系列的芳醚树枝形聚合物Py-Gn-OH和Gn-CH₂-Py(n=1~4)。Py-Gn-OH和Gn-CH₂-Py的发光随代数增加而增强,荧光寿命增加。荧光猝灭实验结果表明,树枝形聚合物Py-Gn-OH和Gn-CH₂-Py的双分子猝灭速率常数均随代数增加而减小,表明树枝形聚合物发生了构象折叠,位于核心和外围的芘基团均被树枝形聚合物骨架包裹,随代数增加树枝形聚合物骨架增大,对芘基团包裹作用增强,导致猝灭剂接近芘基团的位阻增大。Gn-CH₂-Py体系的双分子猝灭速率常数均比相应代数Py-Gn-OH体系略小,说明树枝形聚合物骨架对连接在核心的芘基团的包裹程度比对连接在外围的芘基团略强。本工作为新型功能芳醚树枝形聚合物设计和应用提供了参考。     

聚N-甲基-N-(2-甲基丙烯酰氧乙基)-对-甲苯胺的荧光光谱及光诱导接枝丙烯腈共聚合

文献[1]报道N-甲基-N-(2-甲基丙烯酰氧乙基)苯胺(MEMA)单体,由于同一分子中含有缺电子碳碳双键和给电子发色基团(芳叔胺氮上孤对电子),因此当链节克分子浓度相等时,单体的荧光强度要比其均聚物的荧光强度低得多,归之为单体“结构自猝灭”所致。这是由于共存在单体分子中的吸电子双键基团和给电子的荧光基团在光照下于分子内或分子间产生激基复合物所致。这种现象称为“结构自猝灭现象”。聚合物无双键存在,因而其荧光强度比单体高得多。     

含有葫芦[6]脲的新型准轮烷的合成

通过葫芦[6]脲(CB[6])与两个质子化的1,4-丁二胺在水溶液中于室温下进行超分子自组装, 得到一种新型的准轮烷. 通过¹H NMR, 质谱和¹H ROESY NMR对其结构进行了表征, 证实CB[6]位于质子化1,4-丁二胺的脂肪链上, 通过非共价键与1,4-丁二胺结合, 并且主体(CB[6])与客体的结合的物质的量之比为2∶1.     

一种新的敏化/猝灭室温燐光法——CTAB胶束中α-溴代萘敏化联乙酰的室温燐光猝灭

本文首次报道了将敏化和猝灭同时偶合在同一体系中的敏化/猝灭室温烘燐新方法.体系中,CTAB胶束一方面增强α-溴代萘的室温燐光发射、α-溴代萘和联乙酰的三重态-三重态能量转移效率,另一方面起到猝灭α-溴代萘敏化联乙酰发射的室温燐光的作用.CTAB对联乙酰的猝灭反应由三重态-三重态能量转移速率限制,求得α-溴代萘敏化联乙酰的三重态-三重态能量转移速率常数为1.76×10~9(mol·dm~(-3)~(-1)S~(-1),CTAB对联乙酰的猝灭常数为7.82×10~7(mol·dm~(-3)~(-1)S~(-1).详细研究了实验条件,实现了猝灭法测定联乙酰,检测限达2.8×10~(-8)mol·dm~(-3).     

纳米二氧化硅为核的树枝状分子中荧光素激基缔合物和基态复合物的形成

在以二氧化硅为核的聚酰胺(PAMAM)树枝状聚合物的外端, 通过表面化学修饰引入了具有发射荧光能力的荧光素分子. 通过稳态荧光方法研究其固体和在水和丙酮的悬浮液中的光物理行为. 试验结果表明, 固体样品中, 在零代树枝状分子(G0F)中, 荧光发射主要是激基缔合物的发射, 在第一(G1F)和第二代(G2F)中只有基态复合物的发射. 在不同的悬浮液中不同的光物理行为表明, 树枝状分子中树枝链间的氢键作用的大小决定荧光素基团间是形成激基缔合物还是形成基态复合物. 这为设计和开发新型“壳-核”型纳米二氧化硅荧光传感器提供了有用的实验依据.